研究目的
通过向BaO-B2O3体系中引入氟原子，合成并表征了一种新型氟氧硼酸盐BaB2O3F2，并研究其独特的结构与光学特性，特别是其深紫外截止边。
研究成果
成功合成并表征了一种新型氟氧硼酸盐BaB2O3F2，其具有独特的Aurivillius型层状结构及低于180纳米的深紫外截止边。氟原子的引入消除了结构中的悬键，使得该材料的紫外截止边较BBO产生蓝移。热稳定性高达610°C，第一性原理计算证实其电子特性主要由B-O/F基团主导。本研究拓展了氟氧硼酸盐的化学领域，并凸显了其在光学应用中的潜力。
研究不足
仅凭X射线衍射无法明确区分F和O原子，需辅以红外光谱（IR）和能量色散X射线光谱（EDX）等额外验证手段。由于结构单元呈反平行排列，该材料未表现出二次谐波信号（SHG），限制了其在非线性光学领域的应用。其热稳定性可达610°C，超过此温度将发生分解。
1：实验设计与方法选择：
BaB2O3F2的合成采用高温固相法，在真空密封的石英玻璃管中进行。单晶通过将BaF2和B2O3混合物加热至600°C、保温并缓慢冷却生长而成。多晶样品以类似条件在550°C合成。表征手段包括单晶与粉末X射线衍射(XRD)、红外(IR)光谱、能量色散X射线光谱(EDX)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、紫外-可见-近红外漫反射光谱及基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算。
2：样品选择与数据来源：
样品由市售试剂(BaF2和B2O3)按化学计量比制备，数据采集自合成的单晶与多晶粉末。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Bruker SMART APEX II 4K CCD单晶XRD衍射仪、Bruker D2 PHASER粉末XRD衍射仪、岛津IR Affinity-1傅里叶变换红外光谱仪、配备EDX光谱仪(BRUKER x-flash-sdd-5010)的场发射扫描电镜(SUPRA 55VP)、NETZSCH STA 449 F3热分析仪(TG/DSC)、岛津SolidSpec-3700DUV分光光度计(UV-vis-NIR光谱)及DFT计算工具(CASTEP软件包)。材料包含BaF2、B2O3和石英玻璃管。
4：B2O3和石英玻璃管。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：晶体生长时将混合物真空密封于石英管中，分别加热至指定温度(单晶600°C/多晶550°C)，保温后缓慢冷却。表征包括室温下XRD、IR、EDX及光谱测试、40-900°C温区热分析，以及特定参数(如940 eV动能截断值、k点网格)的计算设置。
5：数据分析方法：
结构数据经SAINT和SHELXTL软件处理，光学数据基于反射光谱分析，电子结构采用GGA-PBE泛函的DFT计算，带隙通过态密度与能带结构图确定。
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